Sử dụng mô hình mike 21 đánh giá quá trình lan truyền nhiệt vùng cửa sông trà lý dưới ảnh hưởng của nhà máy nhiệt điện thái bình 2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - HOÀNG THỊ HẰNG NGA SỬ DỤNG MƠ HÌNH MIKE 21 ĐÁNH GIÁ Q TRÌNH LAN TRUYỀN NHIỆT VÙNG CỬA SÔNG TRÀ LÝ DƯỚI ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THÁI BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - HỒNG THỊ HẰNG NGA SỬ DỤNG MƠ HÌNH MIKE 21 ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH LAN TRUYỀN NHIỆT VÙNG CỬA SÔNG TRÀ LÝ DƯỚI ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THÁI BÌNH Chuyên ngành: Hải dương học Mã số: 60 44 02 28 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS: Nguyễn Thọ Sáo Hà Nội – 2013 LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu thực khuôn khổ đề tài luận văn tốt nghiệp lớp cao học chuyên ngành Hải Dương học, khóa 2011-2013 khoa Khí tượng, Thủy văn Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Trong q trình tham gia khóa học, học viên nhận dạy tận tình thầy Bộ môn Hải dương học cho môn học chuyên ngành Học viên xin trân trọng cảm ơn Thầy kiến thức truyền thụ thông qua môn học Luận văn thực từ tháng 1-2013 đến tháng 12 năm 2013, trình nghiên cứu để đến kết luận văn này, học viên nhận hướng dẫn tận tình, gợi ý, dẫn khích lệ quý báu PGS TS Nguyễn Thọ Sáo (Khoa KTTV HDH, Đại học KHTN-ĐHQGHN), học viên xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy hỗ trợ Học viên xin chân thành cảm ơn Trung tâm động lực học thủy khí mơi trường cán trung tâm dành thời gian giải đáp, thảo luận số vấn đề học viên khúc mắc liên quan đến ứng dụng mơ hình q trình thực luận văn Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn thầy cô khác môn Hải dương học, Văn phòng khoa KTTV HDH, bạn đồng nghiệp quan tâm động viên tạo điều kiện thuận lợi để học viên hoàn thành nhiệm vụ Trong trình học tập thực luận văn, khơng tránh khỏi thiếu sót, mong ý kiến đóng góp thầy đồng nghiệp để học viên hoàn thiện luận văn Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2013 Học viên MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH DANH MỤC BẢNG BIỂU LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Điều kiện tự nhiên khu 1.2 Đặc điểm khí tượng th 1.2.1 Nh 1.2.2 Độ 1.2.3 Nắ 1.2.4 Hư 1.2.5 Lư 1.2.6 Ch 1.3 Chế độ thuỷ văn 1.3.1 Ch 1.3.2 Ch 1.3.3 Ch CHƯƠNG 2: TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Tài liệu 2.1.1 Đị 2.1.2 Số 2.2 Phương pháp 2.3 Thiết lập mơ hình tính 2.4 Các kịch CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ TÍNH TỐN 37 3.1 Mùa khô 38 o 3.1.1 Phương án 1: Q=60m /s W=45 39 o 3.1.2 Phương án 2: Q=24m /s, W=45 44 3.1.3 Phương án 3: Q=60m /s, no wave 46 3.1.4 Phương án 4: Q=24m /s, no wave 49 o o 3.1.3 Phương án 5: Q=60m /s, W=90 50 3.1.6 Phương án 6: Q=24m /s, W=90 52 3.2 Mùa mưa 56 o o 60 o 3.2.1 Phương án 7: q=60m /s, w=135 58 3.2.2 Phương án 8: q=24m /s, w=135 3.2.3 Phương án 9: Q=60m /s, W=90 61 o Phương án 10: Q=24m /s, W=90 61 3.2.4 Phương án 11: Q=60m /s, No wave 63 Phương án 12: Q=24m /s, No wave KẾT LUẬN PHỤ LỤC 63 Danh mục hình Hình 1: Địa hình vịnh Bắc Bộ Hình 2: Địa hình sơng Trà Lý Hình 3: Bản thiết kế nhà máy Hình 4: Diễn biến nhiệt độ trung bình nhiều năm theo tháng Hình 5: Sự thay đổi độ ẩm tương đối trung bình tháng năm Hình 6: Tổng số nắng trung bình tháng tháng năm Hình 7: Lượng mưa trung bình tháng tỉnh Thái Bình Hình 8: Địa hình vùng nghiên cứu Hình 9: Trường gió Hình 10: Chuỗi số liệu mực nước thực đo trạm Thái Bình-sơng Trà Lý từ năm 1990-2010 Hình 11: Lưu lượng nước sơng Hình 12: Lưới tính tốn Hình 13: Đồ thị trường nhiệt độ nước trung bình tháng Hình 14: Mực nước thực đo Hình 15: Đường trình mực nước thực đo tính tốn trạm Định Cư Hình 16: Mực nước tính tốn phương án Hình 17: Lan truyền nhiệt pha triều lên kỳ triều cường Hình 18: Lan truyền nhiệt pha triều xuống kỳ triều cường Hình 19: Đồ thị so sánh diện tích chênh lệch nhiệt độ triều lên triều xuống Hình 20: Lan truyền nhiệt pha triều lên kỳ triều yếu Hình 21: Lan truyền nhiệt pha triều xuống kỳ triều yếu Hình 22: So sánh diện tích lan truyền nhiệt Hình 23: Diện tích lan truyền nhiệt (km ) Hình 24: Quá trình lan truyền nhiệt pha triều Hình 25: So sánh diện tích truyền nhiệt (km ) Hình 26: Đường mực nước vận tốc Hình 27: Quá trình lan truyền nhiệt pha triều Hình 28: So sánh diện tích lan truyền nhiệt 49 Hình 29: Quá trình lan truyền nhiệt pha triều 49 Hình 30: So sánh diện tích lan truyền nhiệt 50 Hình 31: Quá trình lan truyền nhiệt pha triều 51 Hình 32: So sánh diện tích lan truyền nhiệt 52 Hình 33: Quá trình lan truyền nhiệt pha triều 53 Hình 34: Quá trình lan truyền nhiệt pha triều 59 Hình 35: Quá trình lan truyền nhiệt pha triều 61 Hình 36: Quá trình lan truyền nhiệt pha triều 62 Hình 37: Quá trình lan truyền nhiệt pha triều 63 Hình 38: Quá trình lan truyền nhiệt pha triều 64 Danh mục bảng biểu Bảng 1: Nhiệt độ không khí 11 Bảng 2: Độ ẩm khơng khí trung bình tháng, năm từ 2006-2010 12 Bảng 3: Số nắng trung bình nhiều năm tháng giai đoạn 2006-2010 14 Bảng 4: Lượng mưa trung bình năm tỉnh Thái Bình giai đoạn 2006-2010 16 Bảng 5: Khoảng cách xâm nhập mặn cửa sông (km) 18 Bảng 6: Lưu lượng dịng chảy trung bình số cửa sông vùng Đơn vị: m /s 19 Bảng 7:Tần suất hướng độ cao sóng Hòn Dáu 1970-2011 21 Bảng 8: Trường nhiệt độ nước biển theo thời gian khu vực sông Trà Lý năm 2006 – 2013 31 Bảng 9: Mực nước Định Cư Thái Bình (2002-2006) .34 Bảng 10: Các kịch 36 Bảng 11: Các kịch tính tốn mùa khô 38 Bảng 12: Bảng tổng hợp phương án 44 Bảng 13: So sánh diện tích truyền nhiệt phương án 46 Bảng 14: So sánh diện tích truyền nhiệt phương án 48 Bảng 15: So sánh diện tích truyền nhiệt phương án 50 Bảng 16: So sánh diện tích truyền nhiệt phương án 51 Bảng 17: So sánh diện tích truyền nhiệt phương án 53 Bảng 18: So sánh diện tích truyền nhiệt phương án mùa khô 55 Bảng 19: Các kịch tính tốn mùa mưa 57 Bảng 20: So sánh mực nước, vận tốc mùa 58 Bảng 21: So sánh diện tích truyền nhiệt phương án 60 Bảng 23: So sánh diện tích truyền nhiệt phương án 62 Bảng 24: So sánh diện tích truyền nhiệt phương án 11 64 Bảng 25: So sánh diện tích truyền nhiệt phương án 12 64 MỞ ĐẦU Nhà máy nhiệt điện Thái Bình dự án quan trọng mục tiêu chiến lược phát triển nguồn điện Tập đồn Dầu khí Việt Nam đến năm 2015, định hướng đến năm 2025 Đây dự án nguồn điện cấp bách thuộc tổng quy hoạch điện VI Chính phủ phê duyệt Nhà máy nhiệt điện Thái Bình có cơng suất thiết kế 1.200MW với tổng mức đầu tư 34.295 tỉ đồng, năm sản xuất 6,739 tỉ kWh điện thương phẩm Đây nhà máy điện thuộc Trung tâm nhiệt điện Thái Bình nằm tả ngạn sơng Trà Lý, cách cửa sơng Trà Lý khoảng 3km phía tây, nằm diện tích 254.22 Sự đời nhà máy nhiệt điện Thái Bình góp phần quan trọng việc bổ sung lượng công suất lớn cho hệ thống điện, đáp ứng phần nhu cầu tiêu thụ điện ngày tăng hệ thống điện quốc gia Việt Nam giai đoạn từ 2013 trở Bên cạnh việc cung cấp điện lưới quốc gia, xuất dự trữ điện phục vụ nhu cầu thiết yếu để phát triển kinh tế việc sử dụng than đá làm nhiên liệu đốt, trình lấy nước làm mát cho hệ thống tua bin nhà máy xả khu vực cửa sông Trà Lý nhiều gây ảnh hưởng tới mơi trường hệ sinh thái nước xung quanh cửa sông Nước lấy vào từ cửa sông qua ống bình ngưng, làm mát tua bin xả trở lại mơi trường Nước thải từ q trình làm nguội thiết bị nhà máy nhiệt điện có lưu lượng lớn, loại nước thải bị nhiễm, thường làm nguội cho chảy thẳng nguồn nước mặt khu vực Tuy nhiên nước xả từ lị lại có nhiệt độ, độ pH cao có chứa lượng nhỏ dầu mỡ, cặn lị khơng hồ tan, chất vơ dẫn đến làm giảm lượng oxi hòa tan, thay đổi nồng độ chất dinh dưỡng chất hòa tan dẫn đến thay đổi môi trường sống sinh vật nước Đặc biệt thay đổi nhiệt độ nước có ý nghĩa lớn ngưỡng nhiệt cuả sinh vật, mức độ lan truyền khuếch tán nhiệt ảnh hưởng trực tiếp hệ sinh thái mơi trường nước Việc sử dụng mơ hình số để tính tốn trường hợp giả định đưa tranh đầy đủ trình lan truyền, khuếch tán nhiệt Trên sở với nhận thức mức độ cấp thiết vấn đề, học viên lựa chọn đề tài “Sử dụng mơ hình Mike 21 đánh giá q trình lan truyền nhiệt vùng cửa sông Trà Lý ảnh hưởng nhà máy nhiệt điện Thái Bình 2” Các kịch mô lan truyền nhiệt với giả thiết nêu đánh giá mức độ lan truyền ảnh hưởng biến đổi nhiệt độ môi trường nước tới sinh vật hệ sinh thái nước cửa sông Trà Lý Các kết nghiên cứu luận văn góp phần bổ sung thêm thơng tin khoa học nghiên cứu đánh giá vai trò, tác động biến đổi nhiệt tới hệ sinh thái môi trường nước 66 KẾT LUẬN: Trước hết thủy động lực học: Modul Mike 21/3 cho kết trường vận tốc trường mực nước tốt, quy luật sóng đứng vùng cửa sơng ổn định Thứ qúa trình lan truyền nhiệt: Mike 21/3 đáp ứng tốt q trình mơ lan truyền nhiệt, đưa tranh đầy đủ xu hướng trình lan truyền nhiệt khu vực nghiên cứu Trong nước biển, lan truyền khuếch tán nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào yếu tố khí tượng, hải văn gió, nhiệt độ mặt nước, triều, dịng chảy Vào mùa khơ lưu lượng dịng chảy nhỏ nhiều so với mùa mưa mơ q trình truyền nhiệt khu vực vào mùa xuất vùng o o có chênh lệch nhiệt độ với môi trường tương đối cao C (tương ứng 22 C), Đặc biệt phương án pha triều vùng nhiệt độ nước khu vực o nghiên cứu 22 C cao Vào mùa mưa kết mô cho thấy khối nước xả nhà máy gần không gây chênh lệch nhiệt độ với nhiệt độ nước môi trường Những vùng o o lớn C (tương ứng 30 C) nhỏ hầu hết xảy phương án có lưu lượng xả 60m /s Hướng sóng mùa khơ ảnh hưởng rõ rệt tới trình lan truyền nhiệt, nhiên mùa mưa khơng thể Nghiên cứu tài liệu Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng nước ven bờ: QCVN 10: 2008/BTNMT [5] áp dụng cho giới hạn thông số nước ven bờ o cho thấy: Những vùng nước ven biển khoảng 30 C an toàn sinh vật hệ sinh thái khu vực Q trình tính tốn lan truyền nhiệt vùng cửa sơng Trà Lý ảnh hưởng nhà máy nhiệt điện Thái Bình cho kết nhỏ o 30 C thỏa mãn quy chuẩn chất lượng nước nói trên, khơng gây ảnh hưởng tới mơi trường 67 Để đánh giá xác việc lan truyền khuếch tán nhiệt khu vực nhà máy điện Cần thiết phải thực nghiên cứu thực nghiệm khảo sát để có kết so sánh kiểm chứng 68 Tài liệu tham khảo Tài liệu tiếng Việt Báo cáo điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội, trạng dân số, thị, văn hóa, giáo dục, y tế vùng biển ven bờ tỉnh Thái Bình-Tổng cục biển hải đảo Nguyễn Văn Lai, Lê Đức Hậu, Nguyễn Quang Minh “Tính tốn truyền nhiệt hệ thống sơng Trà Lý- tỉnh Thái Bình trung tâm điện lực Thái Bình lấy nước làm mát” Trung tâm thủy văn ứng dụng kỹ thuật môi trường Niên giám thống kê Thái Bình 2010 Nhà xuất thống kê Phạm Văn Tiến, Lê Quốc Huy, Trần Duy Hiền, Khương Văn Hải “Ứng dụng mơ hình Mike tính tốn lan truyền nhiệt nước biển khu vực nhà máy nhiệt điện Quảng Trạch” Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Môi trường-Vụ Khoa học Công nghệ, Bộ Tài nguyên Môi trường QCVN 10 : 2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ven bờ http://www.thaibinh.gov.vn/Pages/home.aspx Sổ tay tra cứu đặc điểm khí tượng thủy văn thềm lục địa Tài liệu tiếng Anh DHI Water & Environment, 2005 Mike 21 Flow Model, Hydrodynamic Module-Scientific Documentation DHI Water & Environment, 2005 Mike 21 Flow Model, Spectral waves Module-Scientific Documentation 69 Phụ lục 70 Bảng 2: Số liệu hiệu chỉnh trạm Định Cư (Đông Quý) Thời gian (m/d/y) ... THỊ HẰNG NGA SỬ DỤNG MƠ HÌNH MIKE 21 ĐÁNH GIÁ Q TRÌNH LAN TRUYỀN NHIỆT VÙNG CỬA SÔNG TRÀ LÝ DƯỚI ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THÁI BÌNH Chuyên ngành: Hải dương học Mã số: 60 44 02 28 LUẬN VĂN... tân điện lực Thái Bình lấy nước làm mát” [2] “Ứng dụng mơ hình MIKE 21 để mơ q trình truyền nhiệt cho nhà máy nhiệt điện Vân Phong”; “Ứng dụng mơ hình Mike tính tốn lan truyền nhiệt cho nhà máy nhiệt. .. thương phẩm Đây nhà máy điện thuộc Trung tâm nhiệt điện Thái Bình nằm tả ngạn sông Trà Lý, cách cửa sông Trà Lý khoảng 3km phía tây, nằm diện tích 25 4 .22 Sự đời nhà máy nhiệt điện Thái Bình góp phần